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智慧CNC加工控制 台灣業者有ICT利基

2018-05-08 16:38CTimes零組件

【作者: 王景新】

2018年5月(第36期)CNC數控系統
2018年5月(第36期)CNC數控系統
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在工具機市場上,日本與德國一直處於領先地位,其產品與技術都是領先應用的指標。然而,隨著智慧製造和工業4.0的興起,這個局面也許開始會有些改變,尤其是至智慧製造非常講求ICT技術的導入,而這剛好是台灣的強項,因此在CNC數位控制的領域上,台灣也有著非常領先技術和解決方案,以下就是兩家台灣業者凌華科技與台達電子的專訪內容:

凌華科技替CNC機具導入智能 提升加工品質與稼動率

「傳統上,CNC 工具機旁都有操作員,切削的異狀很快可以被發現,但隨著機器手臂廣泛地導入CNC上下料工作,若是發生震顫,或是崩刀導致加工不良,可能要到數小時後品質檢驗站才能發現,此時造成的時間及材料上的浪費會是以往的數十倍。」凌華科技IoT策略解決方案與技術事業處資深協理阮北山說到。

他指出,加工業者非常重視稼動率,若CNC切削機發生問題,將導致產品不良率變高。

阮北山表示,不論想要提升加工精度或提高稼動率,必要在切削製程中執行監控,特別是進行振動監控。凌華MCM-100設備狀態監診系統,標榜能在高精度、高採樣率的狀態下,針對旋轉機械與設備,進行24小時不間斷的數據採集與振動測量,可協助廠商在智慧製造更有競爭力。

圖1 : 凌華科技IoT策略解決方案與技術事業處資深協理阮北山,對公司在CNC的...
圖1 : 凌華科技IoT策略解決方案與技術事業處資深協理阮北山,對公司在CNC的發展深具信心。(攝影/王景新)
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CNC加工機若能被賦予智能,內建一套全時運轉的振動監測機制,可即時診斷機器健康狀態。以前只能在加工的第二階段發現,現階段已經可透過事前預防性檢測,當探知加工機開始出現不尋常狀態,可迅速採取對應的處理措施,包括優化調整加工參數,像是變更主軸轉速或更換刀具等等,立即解決小偏差。

談到連接未連接CNC機台解決方案,阮北山說,控制器本身可分為無聯網MIS和聯網gateway,正朝向整合CNC gateway傳入MIS系統。他比喻,一條工廠產線其實就像是一艘精密的軍艦般,「雷達偵測、飛彈、魚雷等單元各司其職,主控室必須指揮各部位,發揮應有的作用。」凌華在這關鍵技術上面,就是扮演產線主控室的角色,不只整合上至下,還包括左到右;也就是橫向與縱向的串聯,實現互聯互通,工作效率自然提高。

凌華經由佈局物聯網領域的資料分散式軟體(DDS)技術,將串聯多套動態實機,將各站即時狀況與資料,送到遠端雲端中心進行全面性控管,不論是機台動作馬達的即時運轉狀態、檢測站檢測良率、產能完成率、機台故障警示,全可一手掌握以及預防各種可能影響產能的突發狀況。採用Vortex DDS 通訊協定,可確保資料安全、精確即時的傳送到每個站點,克服過去因頻寬而造成資料傳輸阻塞問題。

圖2 : 凌華科技MCM-100設備狀態監診系統。(source:凌華)
圖2 : 凌華科技MCM-100設備狀態監診系統。(source:凌華)
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凌華科推出的MCM-100設備狀態監診系統,可將資料蒐集、振動分析演算、運算、上網等功能多合一,「是個all-in-one的solution。」協助CNC加工機使用者順利解決傳統切削製程所面臨的各種挑戰,用最輕鬆無負擔的方式使得CNC加工機智能化。

阮北山指出,起重設備、真空泵、空氣壓縮機和其他旋轉設備在製造和加工中不可或缺,無法預期的機器故障可能導致二至三天甚至更久的生產停機,造成巨大的損失。凌華科技智能設備狀態監診解決方案可取代傳統的人工檢測方法,提供全天候的線上監測和故障預測、精確掌握機器運轉狀態、和即時的反應維護。

此外,設備狀態監診系統更可為CNC加工機設備商創造出新的商機。因為隨著CNC加工機設備供應商接觸大量振動資訊,一旦結合大數據分析,對於訊號變化與機台故障之間關聯性,有更為透徹的理解。「CNC加工機設備商可善用不斷累積的知識資產,催生加值服務,甚至順勢調整商業模式,從賣斷設備變成賣機台運轉時數,這同時也是CNC領域新的挑戰。」阮北山說。

P值+專機化 台達CNC解決方案迎頭趕上日德大廠

「目前在台灣發展CNC相當不容易。」台達機電事業群運動控制事業部總經理蔡清雄開門見山一語道出困境,然而台達身為國內CNC數控系統解決方案指標性大廠,仍舊在這片紅海市場以高CP值、專機化,努力突圍,贏得市場認同。

圖3 : 高速攻牙機:直立式數控操作介面搭配高速永磁主軸馬達,適用在高速攻牙機上...
圖3 : 高速攻牙機:直立式數控操作介面搭配高速永磁主軸馬達,適用在高速攻牙機上執行高速攻牙,可獲得絕佳攻牙品質。(source:台達)
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台達為CNC提供完整解決方案,控制器、驅動器、馬達、編碼器等核心關鍵設備都自主研發,這與其他國內同業主要提供控制器解決方案不同,提高了技術門檻,直接把競爭對手層級拉高到日本、德國等地的老牌大廠。「控制器管功能、伺服驅動系統管性能,並透過緊密整合,提高整體系統方案的性價比。」蔡清雄說。

蔡清雄透露,台達CNC技術部門的控制器以及伺服驅動系統皆隸屬運動控制事業部,具備橫向整合優勢。「國內廠商對日本大廠的品牌忠誠度非常高。」

他認為,要在短時間內急起直追已在業界深耕二、三十年的日、德傳統大廠有一定難度,「所以我們發展差異化、專機化。架構設計上擺脫傳統,不論是位置指令或速度指令,透過台達開發的通訊網路DMCNET即可串聯CNC數值控制器跟伺服驅動系統,實現高速總線串聯及全數位信號傳遞,達到同步時間精準、安裝快速及成本合理的目標。

蔡清雄進一步介紹,台達採取自行開發CNC控制器與驅動、驅動伺服系統和CAD/CAM高度整合的設計方式,並將自行設計生產的控制面板、驅動器、進給軸馬達、主軸馬達等關鍵零組件整合成一套靈活、彈性、高性價比的CNC數控系統解決方案,特色包括:直接經驅動器整合編碼器與光學尺回授信號提供精準控制;透過多顆CPU分工處理提升控制器運算效能,進行高速高精軌跡控制;提供即時(ms等級)機構補償;搭配最新ASDA-A3永磁伺服馬達,具高精24度位元(16,777,216 p/rev)等級編碼器,有效提升加工定位精度和低速運轉穩定度。

圖4 : 龍門銑床:搭配三合一驅動器,實現高精度、高乘載的多軸同動控制。提高運動...
圖4 : 龍門銑床:搭配三合一驅動器,實現高精度、高乘載的多軸同動控制。提高運動平順度及展現優異加工品質。(source:台達)
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如此兼具速度、精細度、表面光潔度等特性,提升加工速度、品質和穩定度,為高速攻牙、雕銑加工、模具生產、機械零組件加工製造等相關產業應用,提供一個新的選擇。蔡清雄舉例,加工牙齒的牙模,屬於人體器官,牙齒外型呈現不均勻外型,人工加工不可能,就非常適合這樣的方式產製。

台達CNC技術幫助廠商實現自動化,同時往智慧化發展。「透過切削模擬的開發,幫助客戶在還未加工前,直接模擬包括粗糙度、加工時間等細節,節省客戶開發、試作成本和時間。」最重要的是,台達努力拉近控制器跟使用者距離,人性化高親和力的人機界面;控制器面板可直接進行伺服自動增益調整與參數備份,經乙太網路,可在PC進行NC端的檔案管理作業,NC端也可存取PC的磁碟空間。「介面操作上沒有重新學習問題。」針對加工材質特性,例如:鋁參數的不同,專機應用,優化並記憶操作習慣。

同時,台達積極協助台灣廠商實現CNC專機化,「針對某一個應用,把很多用戶端使用介面架設好,輸入參數,進行加工,不用透過G-code,經由螢幕操作轉出來。」用戶端專機化,「累積domain的know-how。」

此外,台達的open CNC平台同樣自主研發,「提供沒有螢幕controller box,客戶端自己買PC,再由CNC box連結處理,傳送到馬達,螢幕上看得到客戶想創造的差異化。」CNC Soft軟體工具也方便開發客製畫面。

**刊頭圖片圖說:車銑複合車床:通訊型伺服多軸同動實現高精度加工工藝,標準車床搭配內建圖形編程功能,簡化作業人員操作程序。 (source:台達)

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零組件雜誌以「全球中文文化性」為編輯觀點,來報導相關電子零組件之設計應用、生產製造與行銷通路,是一份提供電子零組件完整解決方案的產業知識媒體。

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